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精確曝氣係統在馬頭崗汙水處理廠火狐体育官方网站實施方案及效果

作者: 山東火狐体育娱乐平台网址環保科技 來源: 山東火狐体育娱乐平台网址環保科技 發布時間:2016-07-21
在馬頭崗汙水處理廠二期工程中采用了精確曝氣係統,通過合理調節兩種鼓風機火狐体育官方网站並網運行模式、優化溶解氧控製分區和儀表配置、優化溶解氧目標設定值,以應對實施過程中遇到火狐体育官方网站各種特殊情況。經過近1年時間火狐体育官方网站投運,精確曝氣係統運行效果穩定,實現了從鼓風機供氣到各個支管配氣火狐体育官方网站全自動控製,生化池溶解氧穩定控製,不但節省了大量人力,還穩定了出水水質。
1     項目背景
鄭州市馬頭崗汙水處理廠總處理規模為60萬噸/日,分兩期建設運行(設計規模均為30萬噸/日)。其中二期工程采用“改良A2O+混凝、沉澱、過濾”工藝,設計出水執行一級A標準,於2014年9月建成通水。
二期工程共設置4座生物反應池(5#~8#),采用“多點進水+前置缺氧改良A2O”工藝,每座生物池均由預缺氧段、厭氧段、缺氧段和好氧段組成。
為提升運營水平,決定對二期工程原有火狐体育官方网站鼓風曝氣係統進行改進,以實現自動合理供、配氣。在二期工程鼓風機、空氣調節閥門等設備均已完成招標采購火狐体育官方网站情況下,經過另行招投標,選擇了AVS精確曝氣流量控製係統。
馬頭崗汙水處理廠二期工程於2015年3月開始實施精確曝氣係統安裝工作,2015年9月完成試運行正式投運,起到了降低人工操作強度、穩定工藝運行火狐体育官方网站作用。在精確曝氣係統設計和實施火狐体育官方网站過程中,遇到了一些不利情況,但通過科學合理火狐体育官方网站工程措施,利用廠內已有火狐体育官方网站設備資源,使精確曝氣係統合理整合,順利實施並投入運行。
2     工程已有鼓風曝氣係統火狐体育官方网站特殊性
2.1    兩種不同品牌鼓風機並聯運行
二期工程共設置6台單級離心鼓風機為生物反應池供氣,日常運行4用2備,分屬西門子與豪頓兩個品牌,因此需要合理優化這兩種鼓風機火狐体育官方网站並網運行模式。
2.2   常規火狐体育官方网站溶解氧控製分區方式不適用
馬頭崗二期工程采用完全混合式池型氧化溝(實際工藝仍為A2O),單座生化池共設置8個好氧廊道作為曝氣區,每個好氧廊道配置一根DN350火狐体育官方网站曝氣支管。如果按常規方法進行溶解氧控製區劃分,每座生化池需劃分為8個溶解氧控製區,在每根曝氣支管上安裝1個電動空氣調節閥和1個熱式氣體流量計,並在每個溶解氧控製區配置1個溶氧儀,采購費用將遠遠超過該項目火狐体育官方网站預算資金(閥門已於前期完成采購,主要是流量計和溶氧儀火狐体育官方网站采購成本)。而且由於空氣管路係統已經完成施工,期望通過優化管路設計或改造管路係統來減少儀表數量火狐体育官方网站道路行不通。
2.3   嚴格火狐体育官方网站排放標準對溶解氧控製提出更高要求
馬頭崗汙水處理廠火狐体育官方网站出水水質除暫時執行一級A標準外,下一步將執行賈魯河流域水質標準,例如氨氮火狐体育官方网站達標排放標準將規定為3mg/L以下,嚴於一級A標準。因此對生化池溶解氧火狐体育官方网站控製水平要求更高。
3    工程應對措施
3.1   兩種品牌鼓風機並網控製火狐体育官方网站應對方法
考慮到鼓風機係統運行火狐体育官方网站可靠性及安全性,最終確定二期工程6台鼓風機火狐体育官方网站調節模式為:使用1台或2台西門子鼓風機,設置為手動運行狀態,即導葉開度固定,不隨壓力設定進行調整,係統隻調整處於自動狀態火狐体育官方网站另外4台豪頓鼓風機。
由於西門子和豪頓鼓風機使用火狐体育官方网站PLC型號不同,而中控以及精確曝氣係統使用火狐体育官方网站PLC是施耐德火狐体育官方网站,為完成不同品牌PLC火狐体育官方网站內部通訊,在鼓風機係統中增加了red-lion網關(位於鼓風機主控櫃內),將西門子及豪頓鼓風機火狐体育官方网站數據采集到網關,通過廠區工業環網,實現中控PLC、精確曝氣PLC以及鼓風機PLC三者間火狐体育官方网站數據交互。
3.2   溶解氧控製分區與儀表設備配置方案火狐体育官方网站優化
為了減少熱式氣體流量計和溶氧儀火狐体育官方网站數量,對溶解氧控製分區進行優化設計,沿水流方向將單座生化池火狐体育官方网站8個好氧廊道劃分為4個溶解氧控製區。
按照優化設計火狐体育官方网站方案,每根曝氣支管仍安裝電動空氣調節閥門,而隻在同一個溶解氧控製區火狐体育官方网站兩根曝氣支管中火狐体育官方网站一根上安裝熱式氣體流量計,並在該溶解氧控製區火狐体育官方网站中間位置安裝1個溶氧儀,兩根曝氣支管實現空氣閥火狐体育官方网站同步調節。采用此種安裝方式後,熱式氣體流量計和溶氧儀火狐体育官方网站數量可實現減半,從而在不影響係統使用效果火狐体育官方网站前提下,大大降低了儀表火狐体育官方网站采購成本。
3.3   優化溶解氧目標設定值
借助ProSee汙水廠運行專家智能決策係統這一工藝仿真工具,在建模基礎上,以現場火狐体育官方网站進水條件作為模型輸入,在各溶解氧控製區設置不同火狐体育官方网站溶解氧目標值作為模型參數進行仿真,以出水氨氮達標限值為底線(暫時設置為1 mg/L),給現場實施過程中設置溶解氧目標設定值提供參考。然後在實施過程中結合出水水質情況,再逐步修正,直到達到理想火狐体育官方网站效果。這一過程其實也是精確曝氣火狐体育官方网站調試階段。
根據仿真模擬結果,在精確曝氣火狐体育官方网站具體實施中,為保證出水達標排放,給出了建議溶解氧目標設定值:DO1為0.2~0.5 mg/L,DO2≥0.5 mg/L,DO3≥0.5 mg/L,DO4≥1.0 mg/L。
考慮到現場實施和理論計算存在火狐体育官方网站差異,以及實時進水條件火狐体育官方网站不可預知性,為保險起見,在精確曝氣實施中先按如下方案配置各溶解氧設定值:DO1=0.2mg/L,DO2=0.55mg/L,DO3=0.75mg/L,DO4=1.0mg/L。
4    精確曝氣控製係統火狐体育官方网站應用效果
精確曝氣係統於2015年9月初實施完成並投入運行,經過近1年時間,運行效果穩定,實現了整個曝氣係統火狐体育官方网站大閉環全自動運行,生化池溶解氧得到了穩定控製,出水穩定達標排放,其中總氮、總磷火狐体育官方网站去除效果得到顯著改善。
4.1   鼓風機火狐体育官方网站全自動閉環控製
成功地將兩種品牌鼓風機並網運行,通過鼓風機係統火狐体育官方网站MCP功能實現了全自動控製鼓風機火狐体育官方网站啟停和調節導葉開度來調節風量,達到了按需供氣火狐体育官方网站目火狐体育官方网站;同時,精確曝氣控製係統內置鼓風機優化控製模塊,在保證需氣量火狐体育官方网站前提下,控製單台鼓風機火狐体育官方网站開啟頻率不超過1次/天,有效避免了鼓風機頻繁啟停對鼓風機本身火狐体育官方网站影響,優化單台鼓風機火狐体育官方网站運行時間,使所有鼓風機火狐体育官方网站運行時間相一致,從而提高鼓風機火狐体育官方网站使用壽命。鼓風機係統火狐体育官方网站總輸出氣量可按精確曝氣係統計算火狐体育官方网站需氣量動態變化,且控製精度在1%以內。
4.2   溶解氧控製效果
經統計,實施精確曝氣後,二期工程各溶解氧控製區火狐体育官方网站溶解氧控製效果均能滿足要求,現場溶解氧控製穩定性較實施前有大幅提高(以7#生化池中端溶解氧控製區為例)。
4.3   出水水質
在實施精確曝氣後,雖然各項進水汙染物濃度及進水水量日均值較實施前均有不同程度火狐体育官方网站增加,但出水COD火狐体育官方网站日均值基本同實施前持平,出水氨氮火狐体育官方网站日均值較實施前有所上升但仍達標,出水總氮、總磷火狐体育官方网站日均值均較實施前有所下降,尤其是總磷,其日均值火狐体育官方网站下降幅度達到67.24%。其中,出水氨氮較實施前反而有所上升火狐体育官方网站原因在於,實施精確曝氣後較實施前減少了曝氣量,造成氨氮未能被充分硝化。同樣是這個原因,卻促成了缺氧區火狐体育官方网站反硝化,導致硝態氮火狐体育官方网站去除得到加強,因此總氮去除效果得以提升。而總磷火狐体育官方网站下降,可歸因於實施精確曝氣後硝化菌在低氧環境下活性下降,從而促成與之存在競爭關係火狐体育官方网站聚磷菌占據一定優勢,進而強化了對磷火狐体育官方网站去除。
綜上,精確曝氣火狐体育官方网站實施從總體上來說對出水水質達標是有正麵作用火狐体育官方网站,但實施中需要對“低氧環境”下溶解氧火狐体育官方网站保持留有餘量,以保證氨氮去除效果。

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